35CrMo鋼水淬與油淬工藝對比

張喆

新程（沈陽）電力設備有限公司 遼寧沈陽 110000

35CrMo鋼作為我公司零部件的常用材質鋼，調質處理時常采用油冷或水淬油冷兩種方式。多用爐生產線投產后，設備無法完成水淬油冷工藝。油淬工件（尤其是未進行表面加工的軋材棒料）存在硬度偏低、達不到圖樣要求的問題，要進行返工二次淬火。這不僅對于零部件的使用性能造成影響，同時也增加了生產成本，造成不必要的損失。經分析，硬度偏低原因主要是由于冷卻速度不足造成的。查閱相關資料及其他熱處理廠的生產經驗[1]，35CrMo鋼棒材可由鹽水冷卻提高冷卻速度。由于我公司以前35CrMo鋼棒材生產中未進行過水淬，因此要試驗35CrMo鋼棒材水淬和油淬方式，對比力學性能，進而決定35CrMo鋼棒材水淬是否實施生產。

1 試驗方案確定

（1）試驗材料 試驗材料為我公司生產用35CrMo鋼棒材（φ60mm），化學成分見表1。

（2）試驗儀器設備 試驗設備用多用爐生產線，如圖1所示。試驗儀器使用洛氏硬度計和CMT8202微機控制電子萬能試驗機。

（3）試驗方法 試驗分為兩個部分：比較兩種淬火方式的淬硬層深度；對于兩種淬火方式的試樣進行拉伸試驗，比較抗拉強度和伸長率。

圖1 多用爐生產線

2 試驗過程與結果分析

2.1 淬硬層深

以φ60mm棒料為試驗樣，進行油淬和水淬。

（1）油淬工藝 淬火860℃，保溫45min，油冷至150℃；回火200℃，保溫180min，空冷至室溫。

（2）水淬工藝 淬火860℃，保溫45min，水冷至150℃；回火200℃，保溫180min，空冷至室溫。

處理后的試樣表面沒有淬火裂紋。加工表面檢測硬度，由表面到心部，每隔2.5mm測量硬度，如圖2所示。硬度結果見表2。從表2中可以看出，水淬后的硬度高，而且淬硬層較深。

圖2 淬硬層硬度檢測

表1 35CrMo鋼棒材化學成分（質量分析） （%）

表2 淬硬層硬度

2.2 力學性能比較

將35CrMo鋼棒料經過油淬處理和水淬處理，通過調節回火溫度使其硬度達到28～30HRC。

（1）油淬工藝 淬火860℃，保溫45min，油冷至150℃；回火520℃，保溫90min，空冷至室溫，工藝曲線如圖3所示。

（2）水淬工藝 淬火860℃，保溫45min，水冷至150℃；回火580℃，保溫90min，空冷至室溫，工藝曲線如圖4所示。

圖3 油淬工藝曲線

圖4 水淬工藝曲線

將試棒加工成拉伸試樣，做拉伸試驗，結果見表3。從表3中可以看出，水淬后強度較高，韌性相對較低，總體相差不大。

表3 力學性能

2.3 結果分析

從上面的試驗結果中可得出：由于水淬冷卻速度較快，淬硬層較深，硬度較高，因此在同樣表面硬度的情況下，抗拉強度明顯提高，但伸長率下降，這樣可以解決35CrMo鋼材質棒料油淬后硬度不足的問題。

3 效益分析

部分35CrMo鋼零部件改為水淬，不僅可以達到生產要求，減少返工率，還可以節約成本和生產費用。

節省電費=返工處理電費（設備功率×年生產爐次×返工率×電價）+現有工藝節省電費（設備功率×節省時間×年生產爐次×電價）=（209×1.5+78×3）×120（全年35CrMo鋼生產爐次約120爐）×10%×1.2+91（清洗機功率）×0.5×120×1.2元=14436元。

節省工時費用=（節省時間+返工時間）×操作人數×年生產爐次×工時單價=（0.5+4.5×10%）×2×120×8.571元=1954元。

節省材料費用=（每爐淬火油損耗+清洗液損耗）×全年生產爐次=（50+20）×120元=8400元。

每年合計約24790元。

4 結束語

35CrMo鋼棒料可以用水淬代替油淬，不僅硬度能夠達到要求，對綜合力學性能影響不大，而且大大減少了返工率，提高了勞動效率，節約了生產成本。同時較低的淬火溫度以及杜絕了該材料油冷淬火過程產生的油煙，帶來了較好經濟效益，具有節能減排的優勢。